合成气发酵期间乙醇浓度的控制的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在合成气发酵期间对乙醇浓度进行控制的方法。用于合成气发酵的方法包括对介质进行接种以提供接种的介质。将接种的介质与合成气接触，将细胞和介质移出并分离以提供浓缩的细胞和渗透物。将乙醇从渗透物分离以提供乙醇和乙醇减少的水物流。将所述乙醇减少的水物流返回所述发酵。
【专利说明】合成气发酵期间乙醇浓度的控制
[0001] 本发明主张2011年12月12日提交的美国临时申请61/569, 355号的权益，通过 参考W其完整的形式将其并入。
[0002] 本发明提供一种在合成气发酵期间控制己醇浓度的方法。更具体地，将细胞和介 质从发酵罐移出并在有效用于保持期望的己醇浓度的速率下将己醇减少的水物流返回发 酵罐。
[0003] 发明背景
[0004] 厌氧微生物通过气态底物的发酵能够由一氧化碳（CO)制造己醇。使用厌氧微生 物由梭菌属发酵可W制造己醇和其他有用的产物。例如，美国专利5, 173, 429号描述了 ClostridiumIjungd址IiiATCCNo. 49587, 一种从合成气体制造己醇和醋酸醋的厌氧微 生物。美国专利 5, 807, 722 号描述了使用ClostridiumIjungd址IiiATCCNo. 55380 将 废气转化成有机酸和醇的方法和设备。美国专利6, 136, 577号描述了使用Clostridium Ijungd址IiiATCCNo. 55988和55989将废气转化成己醇的方法和设备。
[0005] 通常将CO W作为合成气形式的气态底物的一部分供应至发酵。用于制造包含一 氧化碳和氨气的发生炉煤气或合成气体或合成气的碳质材料的气化在本领域内是熟知的。 典型地，该种气化方法涉及碳质材料的部分氧化或缺乏空气的氧化，其中将亚化学计量的 量的氧气供应至气化工艺W促进一氧化碳的产生，如W02009/154788中所述。
[0006] 在发酵期间己醇的浓度提高。一定水平的己醇变为抑制性并导致反应器失效或产 率下降。需要方法W有效地在己醇的去除与保持期望的细胞密度水平和己醇产率之间实现 平衡。
[0007] 发明概述
[0008] 合成气发酵的方法包括对介质进行接种W提供具有至少约0. 1克/升细胞密度的 接种的介质。将细胞和介质移出并分离W提供浓缩的细胞和渗透物。将己醇从渗透物分离 W提供己醇和己醇减少的水物流。将己醇减少的水物流返回发酵。在重要的方面中，己醇 减少的水物流向发酵供应的速率对细胞和介质从发酵移出的速率之比为约0. 5?约25。
[0009] 在另一个方面中，合成气发酵的方法包括对介质进行接种W提供具有至少约0. 1 克/升细胞密度的接种的介质。将接种的介质与合成气接触并在发酵中己醇浓度达到超过 约lOg/L时，将细胞和介质移出并分离W提供浓缩的细胞和渗透物。渗透物保持罐接收渗 透物。蒸觸培从渗透物保持罐接收渗透物。蒸觸培有效用于将己醇从渗透物分离W提供己 醇和己醇减少的水物流。将己醇减少的水物流返回发酵。在重要的方面中，己醇减少的水 物流向发酵供应的速率对细胞和介质从发酵移出的速率之比为约0. 5?约25。
[0010] 在另一个方面中，合成气发酵的方法包括对介质进行接种W提供具有至少约0.1 克/升细胞密度的接种的介质。将细胞和介质移出并分离W提供浓缩的细胞和渗透物。将 己醇从渗透物分离W提供己醇和己醇减少的水物流。将己醇减少的水物流返回发酵。在 重要的方面中，己醇减少的水物流的供应速率与细胞和介质的移出速率有效用于提供0.Ol 克/克/小时（细胞干重克数/母体细胞干重克数/小时的量的增大）的生长因数是有效 的。
[0011] 在另一个方面中，合成气发酵的方法包括对介质进行接种W提供具有至少约0.1 克/升细胞密度的接种的介质。将接种的介质与合成气接触。测量生长因数并在生长因数 小于临界生长因数时将水物流返回发酵。
[0012] 在另一个方面中，合成气高产率发酵的方法包括对介质进行接种W提供具有至少 约0. 1克/升细胞密度的接种的介质。将细胞和介质移出并分离W提供浓缩的细胞和渗透 物。将己醇从渗透物分离W提供己醇和己醇减少的水物流。将己醇减少的水物流返回发酵。 在重要的方面中，己醇减少的水物流向发酵供应的速率对细胞和介质从发酵移出的速率之 比为约0. 5?约25。所述方法有效用于保持至少约60克/ (升?天）的STY。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 根据下图将使得所述方法几个方面的上述和其他方面、特征和优势变得更明显。
[0014] 图1显示了用于合成气发酵的方法和系统。
[0015] 图2显示了包括渗透物保持罐的用于合成气发酵的方法和系统。
[0016] 图3显示了包括热交换器的用于合成气发酵的方法和系统。
[0017] 图4显示了包括热交换器和(?汽提器的用于合成气发酵的方法和系统。
[0018] 图5显示了包括排出气体洗涂培的用于合成气发酵的方法和系统。
[0019] 图6显示了关于培养产己酸菌的生长因数对己醇浓度之间关系的图。
[0020] 图7显示了关于培养产己酸菌的生长因数对己醇浓度之间关系的图。
[0021] 图8显示了水循环对己醇的浓度和CO和&的总摄取的影响。
[0022] 在附图的所有几个视图中相应的参考符号表示相应的组件。熟练的技术人员应理 解，附图中的元件是为了简单和清晰而显示的且不必是按比例绘制的。例如，可W将图中的 一些元件的尺寸相对于其他元件而夸大W有助于进一步理解本方法和系统的各个方面。此 夕F，通常不描绘在商业上可行的方面中有用或必需的普通但熟知的元件，从而有助于该些 各个方面的较少遮挡的视图。
[002引发明详述
[0024] 如下说明不应理解为限制的意思，而仅用于描述示例性实施方案的一般原理。本 发明的范围应参考权利要求书来确定。
[0025] 在开始和随后的发酵时，需要对细胞和介质从发酵罐的除去与将细胞从渗透物除 去、将己醇从渗透物除去所需要的时间、W及将减少的己醇渗透物返回到发酵罐所需要的 时间进行平衡。本方法对该些工艺进行平衡W提供稳定的开始和随后的发酵。
[0026] 如本文中所述的利用介质和产己酸菌在生物反应器中进行的合成气发酵对于将 合成气中的CO转化成醇和其他产物是有效的。在该方面中，产率可W表达为STY(表达为g 己醇/(L?天）的空时收率）。在该方面中，所述方法对于提供至少约10克/(升?天）的 STY(空时收率）是有效的，在另一个方面中，至少约30克/(升?天），在另一个方面中，至 少约60克/(升?天），且在另一个方面中，至少约90克/(升?天）。可能的STY值包括约 10克/(升?天）?约200克/(升?天），在另一个方面中，约10克/(升?天）?约160 克/(升?天），在另一个方面中，约10克/(升?天）?约120克/(升?天），在另一个方 面中，约10克/(升?天）?约80克/(升?天），在另一个方面中，约20克/(升?天）? 约140克/(升?天），在另一个方面中，约20克/(升?天）?约100克/(升?天），在另 一个方面中，约40克/(升?天）?约140克/(升?天），且在另一个方面中，约40克/ (升?天）?约100克/ (升?天）。
[0027] 定义
[0028] 除非有其他定义，否则在本发明的整个该说明书中使用的如下术语按如下定义并 能够包括下面定义的定义的单数或复数形式：
[0029] 修饰任意量的术语"约"是指在真实世界条件中如在实验室、试验工场或生产设施 中遇到的所述量的变化。例如，用于混合物中的成分或测量的量或数量，当用"约"修饰时， 包括在生产工厂或实验室中典型用于实验条件测量的变化和关也程度。例如，产物的组分 的量，当用"约"修饰时，包括在工厂或实验室中多次实验中批次之间的变化和在分析方法 方面固有的变化。无论是否用"约"修饰，所述量包括那些量的等价物。本文中所述的并用 "约"修饰的任意数量在本发明中还能够用作未用"约"修饰的量。
[0030] 术语"合成气"或"合成气体"是指作为被给予至气体混合物的名称的合成气体， 所述气体混合物包含不同量的一氧化碳和氨气。生产方法的实例包括天然气或姪的蒸汽重 整W生产氨气、煤和在某些类型的废物到能量的气化设施中的气化。所述名称源自其作为 在产生合成天然气（SNG)中和用于生产氨或甲醇的中间体的用途。合成气易燃且通常用作 燃料源或用作生产其他化学品的中间体。
[0031] 术语"发酵罐"包括由一个或多个容器和/或培或管道排列构成的发酵装置，其包 括连续揽动的罐式反应器（CSTR)、固定化细胞反应器（ICR)、H角床反应器（TBR)、移动床 生物膜反应器（MBBR)、鼓泡培、气提发酵罐、膜反应器如中空纤维膜生物反应器（HFMBR)、 静态混合器、或适用于气-液接触的其他容器或其他装置。
[0032] 术语"发酵"、"发酵方法"或"发酵反应"等倾向于包含所述方法的生长阶段和产 物生物合成阶段两者。在一个方面中，发酵是指CO向醇的转化。
[0033] 术语"细胞密度"是指每单位体积发酵液的微生物细胞的质量如克/升。
[0034] 术语"细胞循环"是指将微生物细胞从发酵液分离并将该些分离的微生物细胞的 全部或部分返回至发酵罐。通常，使用过滤装置来完成分离。
[00巧]术语"提高效率"、"提高的效率"等，当涉及发酵工艺使用时，包括提高如下中的一 种或多种；在发酵中微生物的生长速率、所产生的期望产物（例如醇）的体积或质量/消耗 的底物（例如一氧化碳）的体积或质量、期望产物的生产速率或生产水平、W及产生的期望 产物对发酵的其他副产物的相对比例。
[0036] 合成气发酵系统
[0037] 图1显示了用于合成气发酵的方法和系统。合成气通过合成气入口 110进入反应 容器100。通过介质出口 120抽取介质和细胞并使用介质循环粟150通过过滤器供应160 供应至细胞分离过滤器200。细胞分离过滤器200提供浓缩的细胞和渗透物。反应容器100 通过细胞循环管线210接收浓缩的细胞且蒸觸培400通过渗透物供应250接收渗透物。蒸 觸培400提供己醇/水的共沸物440和己醇减少的水物流410。分子筛/干燥器700可W 接收己醇/水的共沸物440并提供己醇产物720。再沸器500通过再沸器供应管线430接 收一部分己醇减少的水物流410。再沸器500提供预热的己醇减少的水物流510。水物流 循环粟550通过水供应管线420接收己醇减少的水物流。水物流循环粟550通过己醇减少 的水物流供应管线560提供返回至反应容器100的己醇减少的水物流。
[0038] 在另一个方面中，可W在侧抽取口 450处将杂醇油从蒸觸培400移出。如本文中 所使用的，"杂醇油"可W包括戊醇、丙醇、了醇、脂肪酸、酉旨、及其混合物。
[0039] 图2显示了用于合成气发酵的方法和系统的另一个方面。图2中所述的方法和系 统与图1的类似且图2中的系统和方法包括渗透物保持罐300。在该方面中，渗透物保持罐 300通过渗透物供应管线220从过滤器200接收渗透物。蒸觸培400通过渗透物供应管线 250接收渗透物。本文中所述的任一方面可W包括渗透物保持罐。
[0040] 图3显示了用于合成气发酵的方法和系统的另一个方面。图3中所述的方法和系 统与图1的类似且图3中的系统和方法包括热交换器555。在该方面中，热交换器通过供应 管线230从过滤器200接收己醇减少的水物流和渗透物。热交换器555有效用于提供预热 的渗透物。蒸觸培400通过预热的渗透物供应管线252接收预热的渗透物。在该方面中， 可W利用保留在己醇减少的水物流中的热在蒸觸之前对渗透物进行预热。本文中所述的任 一方面可W包括热交换器。
[0041] 图4显示了用于合成气发酵的方法和系统的另一个方面。图4中所述的方法和系 统与图1的类似且图4中的系统和方法包括C〇2汽提器600。在该方面中，C〇2汽提器600 接收渗透物有效用于提供(?降低的渗透物。(?降低的渗透物将比汽提之前具有更低水平 的C〇2。与除去C〇2之前的渗透物相比，在该方面中，C〇2降低的渗透物将减少C〇2约10%或 更大，在另一个方面中，约25%或更大，在另一个方面中，约50%或更大，在另一个方面中， 约75%或更大，且在另一个方面中，约90%或更大。蒸觸培400通过C〇2渗透物供应管线 254接收(?降低的渗透物。该方面可W包括所示的热交换器555且可还包括渗透物保持 罐。
[0042] 图5显示了用于合成气发酵的方法和系统的另一个方面。图5中所述的方法和系 统与图1的类似且图5中的系统和方法包括排出气体洗涂培620。在该方面中，排出气体 洗涂培620通过己醇减少的供应管线560接收己醇减少的水物流、通过排出气体供应管线 640接收排出气体、并接收蒸觸培废气750。排出气体洗涂培620通过水供应管线563提供 返回反应容器100的己醇减少的水物流并使得排出气体通过排出气体出口 650排出。排出 气体洗涂培可W包括在本文中所述的任一方面中。在一个方面中，排出气体洗涂培有效用 于从发酵罐废气中除去己醇。
[0043] 合成气发酵工艺
[0044] 介质；根据一个方面，通过向反应容器添加合适的介质来启动发酵工艺。包含在 反应容器中的液体可W包括任意类型的合适的营养介质或发酵液。营养介质将包含对使 得正被使用的微生物生长有效的维生素和矿物质。在2012年5月22日提交的美国序列 61/650, 098和61/650, 093号中W及在2001年7月23日提交的美国专利7, 285, 402号中 对介质组合物的某些实例进行了描述，通过参考将其全部内容并入本文中。可W对介质进 行灭菌W除去不期望的微生物并利用期望的微生物对反应器进行接种。并不总是需要灭 困。
[0045] 接种物；根据所述方法，将产己酸菌的培养物接种入反应器中W提供具有最小细 胞密度的接种的介质。如本文中所使用的，"最小细胞密度"是指至少约0. 1克/升的活的 细胞密度，在另一个方面中，至少约0.2克/升，在另一个方面中，至少约0.3克/升，在另一 个方面中，至少约0. 4克/升，且在另一个方面中，至少约0. 5克/升。最小细胞密度将不 超过约I. 2克/升。在另一个方面中，用于接种预反应器或种子反应器的第一培养物具有 6. 5或更低的地，在另一个方面中为4. 5或更低，且在另一个方面中为约4.O?约4. 5。用 于接种反应器的第一培养物具有约10克/升或更低的乙酸浓度，在另一个方面中，约1? 约10克/升，在另一个方面中，约1?约5克/升，在另一个方面中，约1?约3克/升，且 在另一个方面中，约2克/升。
[0046] 在一个方面中，利用的微生物包括产乙酸菌。可用的产乙酸菌的实例包括梭菌属 的产乙酸菌，例如：ClostridiumIjungdahlii的菌株，包括在W02000/68407、EP117309、 美国专利 5, 173, 429、5, 593, 886 和 6, 368, 819 号、W01998/00558 和W02002/08438 中 所述的菌株；Clostridiumautoethanogenum的菌株 〇)SMZ，Germany的DSM10061 和 DSM19630)，包括在W02007/117157 和W02009/151342 中所述的菌株；W及Clostridium ragsdalei巧 11，ATCCBAA-622)和Mkal化aculumbacchi(CPll，ATCCBAA-1772)，包括 分别在美国专利 7, 704, 723 号和"BiofuelsandBioproductsfromBiomass-Generated SynthesisGas" ,HasanAtiyeh,presentedinOklahomaEPSCo民AnnualState Conference,April29, 2010中所述的菌株W及在美国专利申请2007/0276447号中所述的 Clostridiumcarboxidivorans(ATCCPTA-7827)。其他合适微生物包括：Moorella属的微 生物，包括Moorellasp.册C22-1 及Carbo巧do化ermus属的微生物。通过参考将这些 参考中的各个参考并入本文中。可W使用两种或更大微生物的纔合培养物。
[0047]可使用的细菌的某些实例包括Acetogeniumkivui、Acetoanaerobiumnoterae、 Acetobacteriumwoodii^AlkalibaculumbacchiCPU(ATCCBAA-1772)、Blautia producta、ButyribacteriummethyIotrophicum^Caldanaerobactersubterraneous、 Caldanaerobactersubterraneouspacificus、Carboxydothermushydrogenoformans、 Clostridiumaceticum、Clostridiumacetobutylicum、Clostridiumacetobutylicum P262(DSMZGermany的DSM19630)、Clostridiumautoethanogenum(DSMZGermany的 DSM19630)、ClostridiumautoethanogenumOSMZGermany的DSM10061)、Clostridium autoethanogenum(DSMZGermany白勺DSM23693)、Clostridiumautoethanogenum(DSMZ Germany的DSM24138)、ClostridiumcarboxidivoransP7(ATCCPTA-7827)、Clostridium coskatii(ATCCPTA-10522)、Clostridiumdrakei、ClostridiumIjungdahlii PETC(ATCC49587)、ClostridiumljungdahliiERI2(ATCC55380)、Clostridium IjungdahliiC-Ol(ATCC55988)、ClostridiumIjungdahlii0-52 (ATCC55889)、 Clostridiummagnum、Clostridiumpasteurianum(DSMZGermany的DSM525)、 ClostridiumragsdaliPU(ATCCBAA-622)、Clostridiumscatologenes、Clostridium thermoaceticum、Clostridiumultunense、Desulfotomaculumkuznetsovii、 Eubacteriumlimosum、Geobactersulfurreducens、Methanosarcinaacetivorans、 Methanosarcinabarker!、Morrellathermoacetica、Morrellathermoautotrophica、 Oxobacterpfennigii、Peptostreptococcusproductus、民uminococcusproductus、 Thermoanaerobacterkivui及其纔合物。
[0048] 气体：气化涉及生物质在限制供应氧气条件下的部分燃烧。制得的气体主要包 含CO和馬。在该方面中，合成气将包含至少约20mol%的CO,在一个方面中，约20?约 IOOmol%的CO,在另一个方面中，约30?约90mol%的CO,在另一个方面中，约40?约 80mol%的CO,且在另一个方面中，约50?约70mol%的CO。合成气将具有至少约0. 75 的C0/C化之比。在均为于2011年4月6日提交的美国序列61/516,667、61/516,704和 61/516, 646号中、W及在均为于2012年5月22日提交的美国序列13/427, 144U3/427, 193 和13/427, 247号中提供了合适的气化方法和设备的某些实例，通过参考将其全部内容并 入本文中。
[0049] 在有效将生物反应器内的压力保持为至少约化Sig的速率下将合成气引入生物 反应器内，在另一个方面中，约0. 25psig，在另一个方面中，约0. 5psig，在另一个方面中 约Ipsig，且在另一个方面中，约10?约25化Sig的压力。在各种其他方面中，压力可W为 约10?约200psig，约10?约IOOpsig,约10?约75psig,约10?约SOpsig,约10?约 25psig，约 20 ?约 250psig，约 20 ?约 200psig，约 20 ?约lOOpsig，约 20 ?约 75psig, 约20?约50psig,约20?约25psig,约30?约250psig，约30?约200psig，约30?约 IOOpsig,约 30 ?约 75psig,约 30 ?约SOpsig,约 40 ?约 250psig,约 40 ?约 200psig, 约40?约lOOpsig,约40?约75psig,约40?约SOpsig,约50?约250psig，约50?约 200psig，约 50 ?约IOOpsig和约 50 ?约 75psig。
[0050] 在一个方面中，在特定尺寸的发酵罐中，在约10?约50立方英尺/砂的速率下将 合成气引入气体入口 /喷头110,且在另一个方面中，速率为约25?约35立方英尺/砂。 通过控制引入合成气的速率并控制气体排出反应容器的速率来控制压力。可W在反应器的 顶部空间中或在反应容器的底部测量压力。
[0051] 揽动；在接种期间，将启动揽动设定为约10?约30化，在另一个方面中约25化。 揽动加速至约35?约50化，在另一个方面中，在每10分钟约2?约10化的加速速率下加 速至约4甜Z，且在另一个方面中，每10分钟约甜Z。
[0052] 细胞循环：在发酵中己醇浓度达到超过约lOg/L时，所述方法包括将细胞和介质 从发酵罐100移出。在另一个方面中，所述方法包括当发酵达到超过约20g/L的己醇浓度 且在另一个方面中超过约30g/L时将细胞和介质移出。通过将细胞与介质分离，提供浓缩 的细胞和介质。使用已知的方法如例如细胞分离器200将细胞与介质分离。如本文中所使 用的，"浓缩的细胞"是指细胞密度高于介质与细胞分离之前的细胞物流。"渗透物"是指在 分离细胞之后的介质。在该方面中，渗透物可W包含己醇。将浓缩的细胞的全部或部分返 回至发酵罐100。在一个方面中，在接种之前或接种后立刻，可W开始细胞循环。
[0053] 在另一个方面中，在细胞密度达到约0. 5克/升或更大时，可W除去细胞和介质， 在另一个方面中，约0. 6克/升或更大，在另一个方面中，约0. 7克/升或更大，在另一个方 面中，约0.8克/升或更大，在另一个方面中约0.9克/升或更大，在另一个方面中约1.0克 /升或更大，在另一个方面中约1. 5克/升或更大，在另一个方面中约2. 0克/升或更大，在 另一个方面中约2. 5克/升或更大，在另一个方面中约0. 5?约5. 0克/升或更大，在另一 个方面中约1. 0?约4. 0克/升或更大，且在另一个方面中约2. 0?约3. 0克/升或更大。
[0054] 所述方法用于将己醇与渗透物分离W供应己醇和己醇减少的水物流。在一个方面 中，可W将渗透物转移至渗透物保持罐300并随后转移到蒸觸培400。在一个方面中，当体 积达到渗透物保持罐总体积的至少约1%?约100%的体积时，将源自保持罐的渗透物连 续转移到蒸觸培400。在另一个方面中，一旦渗透物保持罐300达到其总体积的约10%的 体积，会立即发生渗透物向蒸觸培的转移，在另一个方面中，其体积的至少约25%，在另一 个方面中，其体积的至少约50%，在另一个方面中，其体积的至少约75%，且在另一个方面 中，其体积的至少约90%。蒸觸培400提供己醇450和己醇减少的水物流410。蒸觸培能 够为本领域内已知的任意蒸觸培如板式培、填料培。蒸觸培通常产生己醇-水的共沸物，使 用例如分子筛对所述己醇-水的共沸物进一步进行加工W生产无水己醇。
[00巧]如本文中所使用的，"己醇减少的水物流"是指在除去至少一部分己醇之后的水物 流。己醇减少的水物流可W仅包含源自蒸觸培的己醇减少的水物流或除了其他添加的介质 和/或水之外还包含源自蒸觸培的己醇减少的水物流。将己醇减少的水物流连续返回到反 应容器100。在该方面中，己醇减少的水物流的供应速率对细胞和介质的除去速率之比为约 0. 5?约25,在另一个方面中，约0. 5?约10,在另一个方面中，约0. 5?约5,在另一个方 面中，约0. 5?约1，在另一个方面中，约1?约20,在另一个方面中，约5?约15,在另一个 方面中，约5?约10,在另一个方面中，约4?约8,在另一个方面中，约5?约7,在另一个 方面中，约5,在另一个方面中，约6,且在另一个方面中，约7。在该方面中，己醇减少的水物 流将包含小于约10重量％的醇，在另一个方面中，小于约5重量％的醇，在另一个方面中， 小于约2. 5重量％的醇，在另一个方面中，小于约1. 0重量％的醇，在另一个方面中，小于约 0. 5重量％的醇，在另一个方面中，小于约0. 1重量％的醇，且在另一个方面中，小于约0.Ol 重量％的醇。
[0056]己醇减少的水物流可W包含己酸。在该方面中，己醇减少的水物流可W具有约5. 0 克/升或更低的己酸，在另一个方面中，约2.5克/升或更低的己酸，在另一个方面中，约 1. 0克/升或更低的己酸，在另一个方面中，约0.Ol?约5. 0克/升的己酸，且在另一个方 面中，约0.Ol?约0. 02克/升的己酸。将含己酸的己醇减少的水物流传送回反应器，使得 不再产生净己酸。在反应器中在己醇与水之间建立平衡。结果，除了用于培养物维持之外， 供应至反应器的所有C0、C〇2和&可W转化为己醇。
[0057]在另一个方面中，通过利用生长因数量度，可W控制己醇减少的水物流的供应速 率和细胞和介质的除去速率。如本文中所使用的，"生长因数"是细胞（单位为克，干重）/ (母体）细胞（干重）的克数/小时的量的增加。在该方面中，己醇减少的水物流的供应速 率和细胞和介质的除去速率有效地提供至少约0.Ol克/克/小时的生长因数，在另一个方 面中，约0.Ol?约1的生长因数，在另一个方面中，约0.Ol?约0. 5的生长因数，在另一个 方面中，约0.01?约0.25的生长因数，且在另一个方面中，约0.01?约0. 1的生长因数。 如本文中所使用的"临界生长因数"是指最小期望生长因数。在一个方面中，最小期望生长 因数为约0. 01，在另一个方面中，约0. 02,且在另一个方面中，约0. 03。生长因数可W按如
【权利要求】
1. 一种用于合成气发酵的方法，包括： 将合成气与接种的介质接触，所述接种的介质具有至少约0. 1克/升的细胞密度； 将细胞和介质从发酵移出并对移出的细胞和介质进行分离以提供浓缩的细胞和渗透 物； 将乙醇从渗透物分离以提供乙醇和乙醇减少的水物流；以及 将乙醇减少的水物流供应至发酵； 其中乙醇减少的水物流向发酵供应的速率对所述细胞和介质从发酵移出的速率之比 为约0. 5?约25。
2. 权利要求1的方法，其中在发酵中达到超过约10g/L的乙醇浓度时，将细胞和介质移 出。
3. 权利要求1的方法，其中在达到约0. 5g/L或更大的细胞密度时，将细胞和介质移出。
4. 权利要求1的方法，其中在发酵中保持乙醇浓度超过约10g/L。
5. 权利要求1的方法，其中将渗透物转移到渗透物保持罐。
6. 权利要求5的方法，其中将渗透物转移到蒸馏塔。
7. 权利要求6的方法，其中在蒸馏之前，通过与乙醇减少的水物流的热交换对渗透物 进行预热。
8. 权利要求6的方法，其中在将乙醇减少的水物流供应至发酵之前，使用乙醇减少的 水物流对发酵罐的废气进行洗涤。
9. 权利要求1的方法，其中乙醇减少的水物流包含乙酸。
10. 权利要求6的方法，其中在蒸馏之前将C02从渗透物移出。
11. 权利要求1的方法，其中在测抽取口处将杂醇油从蒸馏塔移出。
12. -种用于合成气发酵的方法，包括： 将合成气与接种的介质接触，所述接种的介质具有至少约〇. 1克/升的细胞密度； 在发酵中达到超过约l〇g/L的乙醇浓度时，将细胞和介质移出并分离细胞和介质以提 供浓缩的细胞和渗透物； 将渗透物转移到渗透物保持罐； 将渗透物从渗透物保持罐转移到蒸馏塔，所述蒸馏塔有效用于将乙醇从渗透物分离以 提供乙醇和乙醇减少的水物流； 将乙醇减少的水物流供应至发酵； 其中乙醇减少的水物流向发酵供应的速率对细胞和介质从发酵移出的速率之比为约 0? 5?约25。
13. 权利要求12的方法，其中在达到约0. 5g/L或更大的细胞密度时，将细胞和介质移 出。
14. 权利要求12的方法，其中在蒸馏之前，通过与乙醇减少的水物流的热交换对渗透 物进行预热。
15. 权利要求12的方法，其中在将乙醇减少的水物流供应至发酵之前，使用乙醇减少 的水物流对发酵罐的废气进行洗涤。
16. 权利要求12的方法，其中乙醇减少的水物流包含乙酸。
17. 权利要求12的方法，其中在蒸馏之前将C02从渗透物移出。
18. 权利要求12的方法，其中在测抽取口处将杂醇油从蒸馏塔移出。
19. 一种用于合成气发酵的方法，包括： 对介质进行接种以提供具有至少约〇. 1克/升细胞密度的接种的介质； 将合成气与接种的介质接触； 将细胞和介质从发酵移出并分离细胞和介质以提供浓缩的细胞和渗透物； 将乙醇从渗透物分离以提供乙醇和乙醇减少的水物流；以及 将乙醇减少的水物流供应至发酵； 其中乙醇减少的水物流向发酵供应的速率与细胞和介质从发酵移出的速率有效用于 提供至少约0. 01克/克/小时的生长因数。
20. 权利要求19的方法，其中在发酵中达到超过约10g/L的乙醇浓度时，将细胞和介质 移出。
21. 权利要求19的方法，其中在达到约0. 5g/L或更大的细胞密度时，将细胞和介质移 出。
22. 权利要求19的方法，其中将渗透物转移到渗透物保持罐。
23. 权利要求22的方法，其中将渗透物转移到蒸馏塔。
24. 权利要求23的方法，其中在蒸馏之前，通过与乙醇减少的水物流的热交换对渗透 物进行预热。
25. 权利要求19的方法，其中在将乙醇减少的水物流供应至发酵之前，使用乙醇减少 的水物流对发酵罐的废气进行洗涤。
26. 权利要求19的方法，其中乙醇减少的水物流包含乙酸。
27. 权利要求19的方法，其中在蒸馏之前将C02从渗透物移出。
28. 权利要求19的方法，其中在测抽取口处将杂醇油从蒸馏塔移出。
29. -种用于合成气发酵的方法，包括： 对介质进行接种以提供具有至少约〇. 1克/升细胞密度的接种的介质； 将合成气与接种的介质接触； 测量生长因数并在生长因数小于临界生长因数时将水物流供应至发酵。
30. 权利要求29的方法，其中水物流包含乙醇减少的水物流，其中 所述乙醇减少的水物流通过如下操作得到： 将细胞和介质从发酵移出并分离细胞和介质以提供浓缩的细胞和渗透物； 将乙醇从渗透物分离以提供乙醇和乙醇减少的水物流。
31. -种用于合成气发酵的方法，包括： 对介质进行接种以提供具有至少约〇. 1克/升细胞密度的接种的介质； 将合成气与接种的介质接触； 测量生长因数并以有效用于保持生长因数在临界生长因数之上的量将水物流供应至 发酵。
32. 权利要求31的方法，其中水物流包含乙醇减少的水物流，其中 所述乙醇减少的水物流通过如下操作得到： 将细胞和介质从发酵移出并分离细胞和介质以提供浓缩的细胞和渗透物； 将乙醇从渗透物分离以提供乙醇和乙醇减少的水物流。
33. -种用于合成气发酵的高产率方法，包括： 将合成气与接种的介质接触，所述接种的介质具有至少约〇.lg/L的细胞密度； 将细胞和介质从发酵移出并对移出的细胞和介质进行分离以提供浓缩的细胞和渗透 物； 将乙醇从渗透物分离以提供乙醇和乙醇减少的水物流；以及 将乙醇减少的水物流供应至发酵； 其中乙醇减少的水物流的供应速率对细胞和介质的移出速率之比为约0. 5?约25 ; 其中所述方法有效用于保持至少约60克八升?天）的STY。
【文档编号】C12Q3/00GK104379755SQ201280061371
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2012年12月7日 优先权日:2011年12月12日
【发明者】瑞安·塞纳拉特纳, 刘颂 申请人:伊内奥斯生物股份公司